Βιοτεχνολογία & Βιομηχανικές Ζυμώσεις

Το μάθημα έχει σαν σκοπό να εκπαιδεύσει τους φοιτητές στην εφαρμογή των βιοτεχνολογικών διεργασιών και μεθόδων, και να τους καταστήσει ικανούς να τις σχεδιάζουν, αξιολογούν και να τις εφαρμόζουν/ελέγχουν, με έμφαση στην βιοτεχνολογία ζυμώσεων ζυμομυκήτων/βακτηρίων και στις βιομηχανικές ζυμώσεις παραγωγής αλκοόλης, αμπελοοινικών προϊόντων & ποτών.  

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

• Εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας στη Γεωργία και στις βιομηχανίες τροφίμων με έμφαση στη βιομηχανία οίνου, ζύθου και ποτών.  
• Γενετική βελτίωση μικροοργανισμών (βακτηρίων , ζυμών και μυκήτων).Γενετικά τροποποιημένοι μικροοργανισμοί – γενετικά τροποποιημένα τρόφιμα. 
• Απομόνωση, παραγωγή και χρήση καθαρών καλλιεργειών (άγριων στελεχών) στην παραγωγή οίνου και ζύθου. Τεχνικές επανεμβολιασμού 
• Μελέτη της κινητικής της ανάπτυξης των μικροοργανισμών 
• Κινητική αποικοδόμησης υποστρώματος. Κινητική παραγωγής προϊόντων 
• Παράγοντες που επηρεάζουν την κινητική της ανάπτυξης και του μεταβολισμού των μικροοργανισμών. Τεχνολογία των ζυμώσεων 
• Αερόβιες και αναερόβιες διεργασίες. Στάδια ζυμώσεων (προζυμωτικό, κύριο – μεταζυμωτικό) Βιολογικές σταθερές και καλλιεργητικές παράμετροι μιας ζυμωτικής διεργασίας. 
• Παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε βιοαντιδραστήρα. Τύποι ζυμώσεων – Συνεχής- ημισυνεχής – ασυνεχής καλλιέργεια 
• Τύποι βιοαντιδραστήρων, σχεδιασμός, λειτουργία , έλεγχος, βιοαισθητήρες. 
• Βιομηχανικές εφαρμογές των ζυμώσεων στερεάς φάσης και βυθιζόμενων ζυμώσεων.  Παραγωγή βακτηριακής κυτταρίνης. 
• Ακινητοποίηση μικροοργανισμών και ενζύμων: Μέθοδοι, ιδιότητες, πλεονεκτήματα μειονεκτήματα έναντι των κλασικών ζυμώσεων. Εφαρμογές στη βιομηχανία οίνου, ζύθου και αλκοολούχων ποτών.  

• Παραγωγή αλκοόλης : πρώτες ύλες, κινητική της αλκοολικής ζύμωσης, τεχνικές  και οικονομικά στοιχεία. Εφαρμογές συγχρόνων τεχνικών ζύμωσης στη βιομηχανία ζύθου  

ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Μετά το τέλος του μαθήματος οι φοιτητές θα είναι ικανοί να :

• εξοικειωθούν με την ορολογία και τα αντικείμενα της Βιοτεχνολογίας και τις τεχνικές της μικροβιακής τεχνολογίας και της τεχνολογίας ζυμώσεων
• Να κατανοούν τις βασικές αρχές των μεθόδων γενετικής βελτίωσης των μικροοργανισμών με σκοπό την βιοτεχνολογική τους αξιοποίηση.
• Να γνωρίζουν τις βασικές αρχές βιοτεχνολογικής παραγωγής προϊόντων
• Να έχουν την ικανότητα να αναγνωρίζουν τον τρόπο σχεδιασμού της διαδικασίας παραγωγής βιοτεχνολογικών προϊόντων.
• Να είναι σε θέση να χρησιμοποιούν τη γνώση και την κατανόηση που απέκτησαν ώστε να προτείνουν τρόπους για την παραγωγή βιοτεχνολογικών προϊόντων
• Να έχουν την ικανότητα να διαμορφώνουν κρίσεις που περιλαμβάνουν προβληματισμό σε επιστημονικά ή ηθικά ζητήματα που άπτονται του γνωστικού περιεχομένου της βιοτεχνολογίας
• αξιολογούν την ζυμωτική ικανότητα των μικροοργανισμών
• να γνωρίζουν τους τύπους, τις χρήσεις και τις δυνατότητες των διαφόρων τύπων βιοαντιδραστήρων
• να υπολογίζουν μεγέθη σχετικά με την κινητική ζυμώσεων
• εξοικειωθούν με την έννοια της ολοκληρωμένης οινοποίησης
• σχεδιάζουν και να αναλύουν διαγράμματα ζυμωτικών διεργασιών και άλλων βιομετατροπών, που εφαρμόζονται στην παραγωγή προϊόντων οiνου, ζύθου και άλλων αλκοολούχων ποτών
• εφαρμόζουν τις τεχνικές της βιοτεχνολογίας για την αξιοποίηση των υποπροϊόντων οίνου και ζύθου (βιομάζα, CO2, κ.α.)

 

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
• Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
• Λήψη αποφάσεων
• Αυτόνομη εργασία
• Ομαδική εργασία
• Εργασία σε διεθνές περιβάλλον
• Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον
• Παράγωγή νέων ερευνητικών ιδεών
• Σχεδιασμός και διαχείριση έργων
• Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον

 

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

1. Ενότητα 1. Γνωριμία με το μάθημα της μικροβιακής Βιοτεχνολογίας και των Βιομηχανικών ζυμώσεων. Η έννοια της ολοκληρωμένης οινοποίησης
2. Ενότητα 2. Εισαγωγή στην Μοριακή Γενετική
3. Ενότητα 3. Γενετική τροποποίηση και εφαρμογές.
4. Ενότητα 4. Μικροβιακά προϊόντα προστασίας και βελτίωσης των φυτών
5. Ενότητα 5. Μικροβιακή κινητική της ανάπτυξης των μικροοργανισμών
6. Ενότητα 6. Μέθοδοι μέτρησης του μικροβιακού πληθυσμού
7. Ενότητα 7. Βιοαντιδραστήρες και τύποι ζυμώσεων – εφαρμογές
8. Ενότητα 8. Τεχνολογία των ζυμώσεων
9. Ενότητα 9. Ζύμωση των αγρο-βιομηχανικών υποπροϊόντων για την παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας
10. Ενότητα 10. Ζυμώσεις στερεάς φάσης
11. Ενότητα 11. Ακινητοποίηση και μικροεγκλωβισμός των μικροοργανισμών και ενζύμων
12. Ενότητα 12. Παραγωγή ενεργειακής αλκοόλης : πρώτες ύλες, κινητική της αλκοολικής ζύμωσης, τεχνικές και οικονομικά στοιχεία.
13. Ενότητα 13. Παραγωγή βακτηριακής κυτταρίνης και οργανικών οξέων από τα υποπροϊόντα της οινοποίησης – Παραγωγή μικροβιακών ενζύμων

 

Θεματικές Ενότητες Εργαστηρίου

1. Ενότητα 1. Εισαγωγή στη βιοτεχνολογία
2. Ενότητα 2. Είδη ζυμώσεων και βιοαντιδραστήρες
3. Ενότητα 3. Προετοιμασία Εμβολίου
4. Ενότητα 4. Κινητική μικροβιακών καλλιεργειών
5. Ενότητα 5. Επίδραση του είδους του υποστρώματος στην παραγωγικότητα και την απόδοση της ζύμωσης
6. Ενότητα 6. Επίδραση της αρχικής συγκέντρωσης υποστρώματος στην παραγωγικότητα και την απόδοση της ζύμωσης
7. Ενότητα 7. Επίδραση της αρχικής οξύτητας του υποστρώματος στην παραγωγικότητα και την απόδοση της ζύμωσης
8. Ενότητα 8. Επίδραση του διοξειδίου του θείου στην παραγωγικότητα και την απόδοση της ζύμωσης
9. Ενότητα 9. Τεχνικές ακινητοποίησης μικοοργανισμών
10. Ενότητα 10. Παραγωγή αφρωδών οίνων με ακινητοποιημένους ζυμομύκητες
11. Ενότητα 11. Παραγωγή βακτηριακής κυτταρίνης από οξικά βακτήρια
12. Ενότητα 12. Διαγνωστική βιοτεχνολογία – τοξίνες ή Παραγωγή αιθανόλης με ζύμωση στερεάς φάσης.
13. Ενότητα 13. Παραγωγή χρωστικών με ζύμωση ή Η μέθοδος της αλυσιδωτής αντίδ ρασης πολυμεράσης

 

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Ελληνική

1. Ηλίας Νεραντζής, Παναγιώτης Ταταρίδης, Στυλιανός Λογοθέτης. 2016. Βιοτεχνολογία Και Βιομηχανικές Ζυμώσεις. Εκδ. Έμβρυο.

 

Ξενόγλωσση

1. Campbell I. & J H Duffus (1991) Yeast: a practical approach. IRL Press
2. Lasking I. Allen (1985) Enzymes and immobilized Cells in Biotechnology. Biotechnology Series The benjiamin /Cumming Publishing Company, Inc., London
3. Verachtert Hubert and Rene De Mot ( Editors) (1990) Yeast Biotechnology and biocatalysis. Marcl Dekker, Inc. New York and Basel
4. Graham H.Fleet. Chur (1993) Wine microbiology and Biotechnology; Philadelphia, Pa. Harwood Academic Publishers,
5. Bamforth Charles. 2005. Food, Fermentation and Micro-organisms. W.Blackwell Publishing
6. Roher Μ. 2001. The Biotechnology of Ethanol – Wiley-VCH
7. Mosier N.S. & Landisch M.R.2009. Modern Biotechnology~ Connecting Innovations in Microbiology and Biochemistry to Engineering Fundamentals – Wiley
8. Satyanarayana T. & Gotthard Kunze. 2009. Yeast Biotechnology: Diversity and Applications. Springer
9. El-Mansi E.M.T., C.F.A. Bryce, B. Dahhou, S. Sanchez, A.L. Demain, A.R. Allman. 2012. Fermentation Microbiology and Biotechnology. CRC Press
10. Stanbury P. F. and A. Whitaker.2016. Principles of Fermentation Technology. Elsevier
11. Walker G.M. 1998. Yeast Physiology and Biotechnology. Wiley
12. Vogel H.C. & Todaro C.L. 1997. Fermentation And Biochemical E Ngineering Handboo. Knoyes Publications
13. Hongzhang Chen. 2013. Modern Solid State Fermentation: Theory and Practice. Springer
14. Trzcinski Antoine Prandota. 2017. Biofuels from Food Waste: Applications of Saccharification using Fungal Solid State Fermentation. CRC Press
15. Mitchell David A. and Nadia Krieger. 2006. Solid-State Fermentation Bioreactors: Fundamentals of Design and Operation. Springer
16. Chen Jian and Yang Zhu. 2016, Solid State Fermentation for Foods and Beverages (Fermented Foods and Beverages Series). CRC Press
17. Singh Ranjan and Laxmi Kant Pandey. 2018, Bioprocess Technology An Introduction To Fermentors. LAP LAMBERT Academic Publishing.
18. Katoh Shigeo and Jun-ichi Horiuchi. 2015. Biochemical Engineering: A Textbook for Engineers, Chemists and Biologists. Wiley-VCH
19. Mandenius Carl-Fredrik. 2016. Bioreactors: Design, Operation and Novel Applications. Wiley-VCH
20. McDuffie Norton G. 1991. Bioreactor Design Fundamentals. Butterworth-Heinemann

 

Συναφή επιστημονικά περιοδικά
• Applied Microbiology and Biotechnology
• Nature Biotechnology
• Journal of Biotechnology
• Food Technology and Biotechnology
• Food Biotechnology
• Journal of Food Biochemistry
• Journal of Functional Foods